ベルギー側は8月14日にリエージュの裁判所に五輪エンブレム使用差し止めを求めて提訴した。五輪エンブレムをデザインした佐野の説明が「真摯とはいえない」としエンブレムの使用差し止めと、それを使用した企業や公的機関に5万ユーロの賠償金を求めた。裁判は9月22日に始まる予定。またIOC本部があるスイスでも裁判をする意向も明らかにした。劇場側の弁護士はアラン・ベレンブーム、ドビ側の弁護士はPhilippe Mottard。一方、大会組織委員会は17日にベルギーのデザイナー側を非難して争う姿勢をみせた。佐野もエンブレムを取り下げる意思もないことを明らかにした。五輪エンブレムの審査委員代表だった永井一正は26日の朝日新聞とのインタビューの中で、応募段階の当初作はベルギーの劇場ロゴマークと似ていなかったとし、「ほかの応募案や審査の過程も公表した方がいいと思う」と語った。また永井は、佐野の原案は他の物との類似があり、現在の案は佐野がデザインコンペに当選した際の原案に修正を加えた物で、現在の五輪エンブレムと異なることが明らかにされた、発表されたデザインは修正を施した上で2015年4月に完成したものである。これを受けて、ベルギー人デザイナーのオリビエ・ドビはフジテレビの取材に対して「もともとのロゴが、今とは違い、修正を加えたのであれば、修正前に戻せば、問題は解決します」と語った。オリビエ・ドビはエンブレムの使用中止を求めてIOCも提訴しているが、使用中止が正式な手続きで確認できれば、IOCへの訴訟は取り下げる考えを示している。
サントリーのトートバッグ騒動（下記）が発生した。これを受け、五輪関係者からは「世論はもたない。取り下げも検討すべきだ」との声もあがった。一方、舛添要一は、「IOC、組織委で決定が覆らない限りは今の立場を踏襲したい」とした上で「（サントリーのトートバッグについて）私も見たが、似ているなという感じはする」と語った。遠藤利明も使用の差し止めについて「今は考えていない」と述べた。
佐野は、ベルギーの劇場ロゴは全く知らないもので制作時に参考にした事実はないと反論した。8月1日、東京都知事の舛添要一は「100パーセント問題ないとは言い切れない状況だ」と事態を注視する姿勢を示した。国際オリンピック委員会副会長のジョン・コーツは、ベルギーの劇場のロゴは保護対象にはなっていないとの見解を示した。東京オリンピック・パラリンピック組織委員会会長の森喜朗も、「半年もかけて国際社会に照会している。その間、異論は出ていない。全く心配していない」と語った。佐野は8月5日に会見を行い、「（ベルギーのものとは）デザインに対する考え方が全く違うので全く似ていないと思いました」と語り、疑惑を否定した。根拠としては、デザインを9つのグリッドに区切り、区切った部分がパーツとして分解できるようにして動画やデジタルメディアへの展開力や拡張性を満たすデザインにしていることを挙げた。オリンピックのエンブレムは「T」と円を組み合わせたデザインで、1964年のデザインのDNAを引き継ぎ、赤い丸を心臓の位置に置いて鼓動をイメージしたと説明する一方で、ドビ作品は「T」と「L」の組み合わせなので考え方が異なり、全く似ていないと説明した。しかしこの説明は後に佐野の原案が発表されたときに逆に矛盾を指摘されることとなる（後述）。8月10日、組織委員会会長の森はエンブレムについて「自信を持ってこれからも使っていく」と明言した。
このオリンピック・エンブレムは、ベルギーのリエージュ劇場のロゴ・フォント共に酷似していると、作者のオリビエ・ドビから指摘が出た。Studio Debieは自社のFacebookで比較画像を公開した上で、劇場側や弁護士と協議していることを明らかにし、法的手段の可能性を示唆した。バルセロナのデザイン事務所「ヘイ・スタジオ」が東日本大震災の際に寄付を募るプロジェクトのデザインとして発表した「リビルド・ジャパン（日本再建）」も同時に参考にされたのではないかとの指摘もあった。「ヘイ・スタジオ」は、オリンピックのエンブレムが類似しているのは光栄なことであるとして問題としなかった。
ソニーLSIデザインの役員1人および従業員4人の横領が、経理の確認作業中に発覚し、2016年7月に行われた内部告発で露見した。2012年2月から2016年9月の約4年半の間に、約9億円もの被害額が発生した。ただし、同社の過年度も含めた業績に、修正は発生しない。複数の取引先と口裏を合わせて架空発注や二重発注を繰り返して不正に金品を受け取ったり接待を受けたりするという手口で、横領が行われた。この5人全員は2016年10月28日までに解任・懲戒解雇されたが、横領された金は同社には返還されていない。盛田昭夫を騙るTwitterアカウントは、本件が広報されたこと自体に対しては「握りつぶせない内部告発は、仕方なく調査して公表」と、その後日に行われた決算説明会での「元役員1名と元社員4名」との本件についての釈明に対しては「元…って、現役社員による不正行為だろう。後出しで懲戒解雇して誤魔化そうとする、その根性は卑しくないか?」と、述べている。更なる調査を進めて警察への捜査依頼と本事件の発生原因と全容究明と関与した役員と従業員に対する刑事及び民事上の告訴を検討している、との趣旨をソニーLSIデザインが発表しているが、その後の続報は無い。本事件においては、多重代表訴訟の条件が満たされておらず、最終完全親会社であるソニーの株主は訴訟を起こせない。なお、ソニーLSIデザインとの架空取引に関与したREVSONICは、主要取引先からの取引停止で事業継続が困難となり、2016年10月31日に東京地方裁判所に自己破産を申請して破産手続きの開始決定を受けた。